Le 17 février Manuela Piazza a ouvert le séminaire EDU.TE.CO. avec une présentation portant sur la cognition numérique (la présentation est disponible en pdf ici).
La cognition numérique possède certaines particularités qui contribuent à la définir. Une partie de ces capacités est spécifiquement humaine alors que d’autres aspects “basilaires” auraient des racines profondes dans l’évolution.
La cognition numérique peut être considérée comme spécifique parce qu’elle peut être dissociée d’autres domaines cognitifs, elle possède un substrat neuronal reproductible (le sillon intrapariétal), elle s’enracine dans des capacités primitives qui peuvent être décrites comme un “sens numérique approximatif”.
Le rôle du cortex pariétal est mis en évidence par des phénomènes comme les lésions (qui causent la dyscalculie), les corrélats neuronaux de la dyscalculie (qui incluent une réduction de la matière grise dans ces aires et des altérations de l’activation) ; mais aussi par le fait que l’activation pariétale est systématiquement observée au cours de l’exécution de toutes les diverses tâches numériques (indépendamment du format adopté pour la représentation de la quantité numérique). Grâce à ces corrélations avec la pathologie et avec l’activation en situation physiologique, nous pouvons affirmer l’existence d’une région pariétale qui codifie les quantités numériques. Nous pouvons aussi observer que l’activation de cette région est indépendante de la représentation des objets (”items”) numériques et de la modalité perceptive qui les perçoit (vision, audition).
L’imagerie cérébrale précoce montre que ces régions s’activent dès le plus jeune âge chez l’homme.
Toutefois, des aires pariétales et pré-frontales s’activent aussi chez le singe en présence de quantités numériques (par exemple des ensembles de points). De plus certains neurones s’activent spécifiquement en présence d’un nombre spécifique de points.
Ces données poussent à émettre l’hypothèse d’un système non-symbolique (parce que présent chez des jeunes enfants humains et chez des singes indépendamment des fonctions symboliques, et de toute instruction symbolique) qui codifie des quantités approximatives. Ce système serait donc hérité par les humains de leurs ancêtres et fournirait une certaine sensibilité aux caractéristiques numériques de base des groupes d’objets (”items”) perçus d’une manière ou d’une autre.
On peut alors conjecturer que ce sens approximatif et précoce de la quantité numérique sert comme outil de “start up” pour les acquisition successives (chez l’humain) des capacités symboliques de traitement des quantités numériques.
Il est significatif, pour appuyer cette hypothèse, que la présence de troubles de la capacité “primitive” de traitement non-symbolique des quantités numériques (supposée être codifiée par le système numérique non-symbolique) précède les troubles des capacités numériques symboliques : c’est-à-dire la dyscalculie. On pourrait donc affirmer que les capacités de base de la numérosité sont fondamentales pour l’acquisition des capacités numériques symboliques.
Toutefois la chose est plus complexe, car ces dernières fonctions numériques symboliques, lorsqu’elles sont entraînées, par exemple par l’éducation scolaire, modifient les capacités numériques non-symboliques de base.
Comment comprendre si ces derniers effets sont dus à la simple maturation cérébrale, plutôt qu’à l’éducation?
Des expériences ont été conduites avec des enfants d’âges différents qui accèdent au système scolaire et donc à l’éducation numérique : ces enfants ont le même “âge numérique”, en dépit de la différence d’age biologique et donc de maturation cérébrale.
Un lien fort existe donc entre les deux systèmes de la numéracie : symbolique et non-symbolique. Mais non seulement entre eux : des corrélations existent avec des fonctions codifiées dans des aires proches de celle de la cognition numérique, comme les aires qui s’activent lors des tâches visio-spatiales ou la “finger gnosis” (la représentation de la position des doigts de la main).
Au cours de la discussion nous avons parlé des indications qu’on pourrait éventuellement extraire de ces études pour alimenter les programmes d’éducation aux mathématiques.
La plus acceptable semble être la suivante : l’éducation mathématique symbolique devrait partir des capacités innées qui existent chez l’enfant, donc celles non-symboliques ; et, dans ce cas, celle-ci pourrait être débutée très tôt : dès la maternelle ou même avant.
Cette indication peut acquérir un caractère plus général et embrasser toute les connaissances naïves possédées par les enfants (héritées ou formées de manière précoce grâce à l’observation et à l’adaptation à l’environnement) : connaissances de psychologie, de physique. Souvent cependant, ces connaissances sont en réalité de fausses connaissances. Le but de l’éducateur serait de toute manière de les utiliser, de les approfondir et, à partir de là, montrer “comment le monde marche réellement”.
Une deuxième indication qu’on peut en extraire concerne la nécessité d’explorer les connexions entre la cognition mathématique et les autres tâches, afin de comprendre si des entrainement “préparatoires”, par exemple de nature visio-spatiale, peuvent avoir un effet sur la facilitation des apprentissages mathématiques qui suscitent tant d’angoisse et de refus chez les jeunes élèves.
Le fait demeure que ces indications doivent toujours être non seulement confirmées par les connaissances apportées par la science, mais aussi testées dans les classes. De ce retour, feed-back, une forme “de preuve”, même les sciences de la cognition et du cerveau peuvent bénéficier et gagner de nouveaux points de vue et de nouvelles connaissances.
La recherche et l’éducation gagnent donc à marcher ensemble et à se nourrir réciproquement.